Ο Πυθαγόρας αποκάλεσε το «3» τον τέλειο αριθμό, που εκφράζει «την αρχή, την μέση και το τέλος». Ωστόσο για τον φυσικό Richard Feynman ο μαγικός αριθμός είναι περίπου το 1/137. Συγκεκριμένα, είναι το 1/137,03599913.
Οι φυσικοί το γνωρίζουν ως «α», ή ως σταθερά λεπτής υφής. «Ήταν ένα μυστήριο από τότε που ανακαλύφθηκε», έγραψε ο Feynman στο βιβλίο του το 1985, «QED: The Strange Theory of Light and Matter». «Όλοι οι καλοί θεωρητικοί φυσικοί ανεβάζουν αυτόν τον αριθμό στους social media τοίχους τους και προβληματίζονται γι ‘αυτό».
Είναι τόσο μυστηριώδης όσο και σημαντικός. Ένας φαινομενικά τυχαίος, αδιάστατος αριθμός, που ωστόσο κρύβει το μυστικό της ίδιας της ζωής.
«Είναι ένα μέτρο της δύναμης της αλληλεπίδρασης μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης», εξήγησε ο καθηγητής αστροφυσικής του SUNY Stony Brook, Paul M Sutter, σε ένα άρθρο για το Space.
«Αν είχε κάποια άλλη αξία, η ζωή όπως ξέρουμε θα ήταν αδύνατη», έγραψε. «Και όμως δεν έχουμε ιδέα από πού προέρχεται».
Η ανακάλυψη και η σημασία της σταθεράς λεπτής υφής
Η σταθερά λεπτής υφής ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1916, από τον φυσικό Arnold Sommerfeld, αλλά είχε ήδη εμφανιστεί σε εξισώσεις για δεκαετίες πριν. Εμφανίζεται σε μαθηματικούς τύπους που περιγράφουν το φως, την ύλη και διέπει τα πάντα, από το μικρότερο άτομο υδρογόνου μέχρι το σχηματισμό των άστρων.
«Στον καθημερινό μας κόσμο, τα πάντα είναι είτε βαρύτητα είτε ηλεκτρομαγνητισμός», δήλωσε στο Quanta Magazine ο Holger Müller, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ. «Και γι’ αυτό το α είναι τόσο σημαντικό».
Η φυσική δεν είναι ξένη στις σταθερές. Υπάρχει το c, η ταχύτητα του φωτός, και το G, η σταθερά της βαρύτητας. Στην κβαντική φυσική υπάρχουν και h και ħ για να περιγράψουμε τη σταθερά Planck, όπως και το k, η σταθερά Boltzmann. Αλλά το α έχει κάτι που καμία από αυτές τις άλλες σταθερές δεν έχει ή για να είμαστε πιο ακριβείς δεν έχει κάτι που έχουν οι άλλες.
«Δεν υπάρχουν διαστάσεις ή σύστημα μονάδων από το οποίο εξαρτάται η τιμή της σταθεράς λεπτής υφής», έγραψε ο Sutter.«Οι άλλες σταθερές στη φυσική δεν είναι έτσι.»
Πάρτε για παράδειγμα την ταχύτητα του φωτός. Αναζητήστε το στο Google και θα διαπιστώσετε ότι ισούται με 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, ενώ στην πραγματικότητα είναι 1.802.600.000.000 Furlongs ανά δεκαπενθήμερο, η αλλιώς είναι ένα έτος φωτός τοn χρόνο.
Η τιμή της σταθεράς στην πραγματικότητα δεν είναι σταθερή
Η τιμή της σταθεράς εξαρτάται από τις μονάδες που χρησιμοποιούνται. Αλλά η σταθερά της λεπτής υφής δεν έχει αυτή την ιδιότητα. Είναι μια εντελώς αδιάστατη σταθερά.
«Αν συναντούσατε έναν εξωγήινο από ένα μακρινό αστρικό σύστημα, θα δυσκολευόσασταν πολύ να επικοινωνήσετε μεταξύ σας την τιμή της ταχύτητας του φωτός. Μόλις καταλάβαινε πώς εκφράζουμε τους αριθμούς μας στη Γη, θα έπρεπε να ορίσει με τη σειρά του πράγματα όπως μέτρα και δευτερόλεπτα», εξήγησε ο Sutter.
«Αλλά τη σταθερά δομής υφής θα μπορούσατε απλά να την πείτε και θα το καταλάβαιναν κατευθείαν», δήλωσε με χιουμοριστικό τόνο ο Sutter.
Ίσως το πιο περίεργο πράγμα σε αυτήν την φαινομενικά πιο καθαρή σταθερά είναι ότι μπορεί στην πραγματικότητα να μην είναι σταθερή. Μερικοί φυσικοί έχουν προτείνει ότι το σημερινό α είναι στην πραγματικότητα ελαφρώς μεγαλύτερο από ό,τι ήταν, μόνο κατά ένα μέρος του σε περίπου 100.000 και πάνω από έξι δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά αυτό είναι αρκετό για να έχει μερικές τεράστιες προεκτάσεις μακροπρόθεσμα.
«Αλλάξτε αυτό το 137 σε 138, για παράδειγμα, και μειώνετε την τιμή του α κατά 0,00005, αρκετά ώστε να αποτρέψετε τα αστέρια από τη δημιουργία του άνθρακα στον πυρήνα τους, εμποδίζοντας έτσι τη δημιουργία της ζωής όπως τη γνωρίζουμε.» υποστηρίζουν διάφοροι επιστήμονες.
Όπως το έθεσε ο Feynman, «Είναι ένα από τα μεγαλύτερα καταραμένα μυστήρια της φυσικής. Ένας μαγικός αριθμός που ήρθε σε εμάς χωρίς να καταλαβαίνουμε το γιατί»
«Μπορεί να πείτε ότι το’ ‘χέρι του Θεου” έγραψε αυτόν τον αριθμό και δεν ξέρουμε καν πώς έσπρωξε το μολύβι του». συμπλήρωσε ο αστροφυσικός.
